浙大/中科大ACS Catal. ：硫掺杂Pt 电催化剂增强Pt-N 配位实现高效的氧还原反应

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浙江大学孙文平和中国科学技术大学Xusheng Zheng等设计S 掺杂的石墨氮化碳 (SGCN) 担载的 Pt 异质结构电催化剂，其中高活性异质结界面实现快速氧还原反应 (ORR)。Pt 物种的配位和电子结构通过 S 掺杂增强的 Pt-N 键合来调节，这会在相邻的 C 和 N 原子中引起电子缺陷，从而增强金属-载体的相互作用。S掺杂石墨氮化碳（SGCN）负载的Pt异质结电催化剂表现出优异的 ORR 性能，半波电位为 0.91 V，质量活性为 0.68 A mgPt-1。
浙大/中科大ACS Catal. ：硫掺杂Pt 电催化剂增强Pt-N 配位实现高效的氧还原反应
差分电荷密度揭示Pt 到 SGCN 载体的电子转移；相比20Pt/GCN，20Pt/SGCN-550的Pt d带中心远离费米能级，导致 Pt 对含氧中间体结合较弱；催化剂和吸附中间体的反键轨道向费米能级移动，导致反键轨道的填充度增加，因此降低吸附物的结合能；20Pt/SGCN-550上弱化的中间体键合强度有利于OH*的脱附，在Pt表面释放更多的活性位点，因此更有利于实现更快的氧还原动力学。
浙大/中科大ACS Catal. ：硫掺杂Pt 电催化剂增强Pt-N 配位实现高效的氧还原反应另外，20Pt/GCN 和 20Pt/SGCN-550催化氧还原过程中，OH–的形成过程是速率决定步骤 (RDS)。OH–形成过程的吉布斯自由能（ΔG）从 20Pt/GCN 的 -0.51 eV 降低到 20Pt/SGCN-550 的 -0.54 eV，证实由 S 掺杂到 GCN 中诱导的 Pt-N 键合增强可以加速 RDS。将 S 原子掺入 GCN 会增强载体和 Pt 之间的界面相互作用，优化 Pt 活性位点的配位和电子结构，最终改善氧还原反应性能。
Yaping Chen, Xusheng Zheng et al. Sulfur Doping Triggering Enhanced Pt−N Coordination in Graphitic Carbon Nitride-Supported Pt Electrocatalysts toward Efficient Oxygen Reduction Reaction. ACS Catal. 2022, 12, 7406−7414

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